Коррозия металлов и методы защиты - Учебно

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»:
Проректор по учебной работе
_______________________ /Волосникова Л.М./
_________ _____________ 2013 г.
КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ
Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа
для студентов очного обучения направления 020100.68 «Химия»
Магистерская программа «Химия нефти и экологическая безопасность».
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Автор работы ___________________ /Шиблева Т.Г./
«____»______________2013 г.
Рассмотрено на заседании кафедры неорганической и физической химии
«____»______________2013 г. Протокол № ____
Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:
Объем __29_ стр.
Зав. кафедрой ____________________ /Андреев О.В./
«____»______________2013 г.
Рассмотрено на заседании УМК ИФиХ
«____»______________2013 г. Протокол № ____
Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК _________________ /Креков С.А./
«____»______________2013 г.
«СОГЛАСОВАНО»:
И.о. директора ИБЦ _________________ /Ульянова Е.А./
«____»______________2013 г.
«СОГЛАСОВАНО»:
Зав. методическим отделом УМУ _________________ /Фарафонова И.Ю./
«____»______________2013 г.
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт физики и химии
Кафедра неорганической и физической химии
Шиблева Т.Г.
КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ.
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления 020100.68 «Химия»
Магистерская программа «Физико- химический анализ природных и технических систем в макро- и наносостояниях»
Форма обучения очная
Тюменский государственный университет
2013
Шиблева Т.Г. Коррозия металлов и методы защиты. Учебнометодический комплекс. Рабочая программа для студентов направления
020100.68 «Химия», магистерская программа «Физико- химический анализ
природных и технических систем в макро- и наносостояниях», форма обучения очная. Тюмень, 2013, 29 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС
ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки.
Рабочая программа дисциплины «Коррозия металлов и методы защиты» опубликована на сайте ТюмГУ: http://www.utmn.ru [электронный ресурс]
/ Режим доступа: http://www.umk3.utmn.ru, свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой неорганической и физической химии. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой неорганической и
физической химии Андреев О.В.
© Тюменский государственный университет, 2013.
© Шиблева Т.Г., 2013.
1. Пояснительная записка
Дисциплина «Коррозия металлов и методы защиты» в соответствии с
ФГОС ВПО по направлению подготовки 020100.68 «Химия» входит в вариативную часть общенаучного цикла является ООП подготовки магистра. Коррозия, кроме громадных потерь металлов и материальных средств, вызывает
также загрязнение окружающей среды, ухудшение природных ландшафтов.
Отсюда вытекает необходимость поиска всё более совершенных и экономичных средств защиты материалов от разрушения коррозией. Поставленная задача может быть решена только при наличии высококвалифицированных
специалистов-коррозионистов. Дисциплина «Коррозия металлов и методы
защиты» посвящена изучению общетеоретических вопросов коррозии, влиянию внешних и внутренних факторов на коррозию, а также рассмотрению
различных методов защиты металлов и сплавов от коррозии в разных агрессивных средах.
Цель обучения:
формирование у студентов представления о научных основах процесса коррозии металлов, видах коррозии и способах защиты от неё.
Задачи обучения:
формирование у студентов:
 представления о научных основах процесса коррозии металлов;
 умения классифицировать коррозионные процессы;
 умения применять теоретические знания к решению практических и
исследовательских задач;
 представления об экологическом аспекте процессов коррозии.
 практических навыков исследования коррозии металлов.
1.1. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры
«Коррозия металлов и методы защиты» является дисциплиной вариативной части общенаучного цикла для направления 020100.68 «Химия ».
Дисциплина осваивается в 1 семестре. Содержание курса базируется на знаниях, приобретённых при изучении курса физической химии (разделы: химическая термодинамика, химическая кинетика, электрохимия), коллоидной
химии (разделы: поверхностные явления и адсорбция), математики и физики.
Материал, излагаемый в курсе «Коррозия металлов и методы защиты», может быть полезен для более углубленного изучения специальных
дисциплин, таких как химия окружающей среды, а также при выполнении
научно-исследовательской работы.
1.2. Компетенции выпускника ООП магистранта, формируемые в
результате освоения данной дисциплины
В соответствии с ФГОС ВПО данная дисциплина направлена на формирование следующих компетенций:
- общекультурных:
ОК-6 – использование основных законов естественнонаучных
дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Минимальный уровень:
знать: существующий аспект проблем, вызываемых коррозией; иметь
представление о причинах возникновения коррозии и о различных
методах защиты металлов и сплавов от коррозии;
уметь: классифицировать процессы коррозии металлов и сплавов;
применять основные закономерности протекания химических процессов к процессам коррозии; уметь пользоваться научной и справочной
литературой по коррозии и защите металлов и сплавов от коррозии.
владеть: основными понятиями и теоретическими представлениями о
химической и электрохимической коррозии металлов; видах коррозии
и основных способах защиты от неё.
Базовый уровень (дополнительно к минимальному уровню)
знать: расчётные формулы основных показателей коррозии; общие закономерности протекания коррозионных процессов при химической и
электрохимической коррозии, протекающих в различных коррозионных средах; виды коррозии металлов.
уметь: грамотно применять термодинамические и кинетические расчёты для оценки возможности протекания коррозионного процесса;
пользоваться диаграммами Пурбэ для оценки возможности протекания процессов коррозии для технически важных металлов.
владеть: навыком построения и анализа коррозионных диаграмм при
электрохимической коррозии металлов.
Повышенный уровень (дополнительно к минимальному и базовому уровням)
знать: влияние внешних и внутренних факторов на процессы коррозии
металлов и сплавов; различные методы защиты от коррозии; основные
методы и классификацию коррозионных исследований;
уметь: применять теоретические знания к решению практических и
исследовательских задач по коррозии металлов и сплавов в различных
коррозионных средах (в водных, атмосферных, в подземных условиях),
а также при одновременном воздействии механических факторов.
владеть: методами обработки экспериментальных результатов; представлениями об экологическом аспекте процессов коррозии; методами поиска
научной информации в базах данных и сетях интернета, применением знаний
в профессиональной деятельности.
Освоение данной компетенции осуществляется на следующих видах занятий:
• лекции,
• семинары,
• индивидуальные консультации и консультации по дисциплине,
• самостоятельная работа студента, в том числе – выполнение домашних
контрольных заданий.
Оценка сформированности компетенций по уровням осуществляется
оценочными средствами:
• контрольные опросы на лекциях,
• выступления на семинарах,
• домашние задания,
• контрольная работ.
- профессиональных:
ПК-1 – понимание сущности и социальной значимости профессии, основных перспектив и проблем, определяющих конкретную область деятельности;
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Минимальный уровень:
знать: основные проблемы, связанные с коррозионными потерями
(материальными и затратами природных ресурсов), а также экологические;
основные законы физики и химии, физико-химические явления и закономерности, используемые при изучении коррозионных процессов металлов и
сплавов.
уметь: самостоятельно работать с учебной и справочной литературой при изучении процессов коррозии; грамотно формулировать и решать
конкретные задачи в области коррозии и защиты металлов.
владеть: основными сведениями о процессах коррозии; стандартными
методами решения задач и обработки экспериментальных результатов
исследования; основными практическими навыками исследования
коррозии металлов.
Базовый уровень (дополнительно к минимальному уровню)
знать: причины возникновения химической и электрохимической коррозии; основные приёмы и методы защиты от коррозии (изменение
свойств коррозионной среды, защитные покрытия, электрохимическая
защита).
уметь: производить расчёты коэффициента торможения и степени защиты из гравиметрических и поляризационных измерений при применении ингибиторов коррозии металлов и сплавов.
владеть: навыком построения коррозионных диаграмм при изучении
электрохимической коррозии (в том числе с катодными, анодными и
смешанными ингибиторами).
Повышенный уровень (дополнительно к минимальному и базовому уровням)
знать: общие характеристики процессов электрохимического растворения и пассивности металлов; плёночную и адсорбционную теорию пассивности металлов; перспективы применение явления пассивности металлов на практике для защиты металлов от коррозии.
уметь: грамотно формулировать и решать задачи при изучении коррозии
металлов, выявлении характера коррозионных разрушений и разработке методов защиты металлов и сплавов.
владеть: сведениями о процессах коррозии технических металлов, содержащих примеси других металлов и неметаллических веществ; сведениями
об основных направлениях способов защиты от коррозии, определяемых их
эффективностью и экономической целесообразностью.
Освоение данной компетенции осуществляется на следующих видах занятий:
• лекции,
• семинары,
• индивидуальные консультации и консультации по дисциплине,
• самостоятельная работа студента, в том числе выполнение домашних
контрольных заданий.
Оценка сформированности компетенций по уровням осуществляется
оценочными средствами:
• контрольные опросы на лекциях (10 тестовых вопросов по каждой теме),
• выступления на семинарах,
• домашние задания (5 вычислительных задач по тематике семинарских
занятий),
•
итоговая контрольная работа
ПК-3 – способность применять основные законы химии при обсуждении полученных результатов, в том числе с привлечением информационных баз данных;
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Минимальный уровень:
знать: законы химии и экспериментальные факты, лежащие в их основе;
основные теоретические концепции химии (стехиометрия, элементаризм, периодическая система элементов, химическая термодинамика, кинетика и катализ, учение об адсорбции).
уметь: применять законы физической химии для процессов химической
и электрохимической коррозии металлов.
владеть: стандартными методами математико-статистической обработки
результатов экспериментальных исследований с целью выявления закономерностей.
Базовый уровень (дополнительно к минимальному уровню)
знать: термодинамическую возможность химической коррозии металлов;
кинетику химической коррозии металлов; показатели химической коррозии;
теории химической коррозии; условие сплошности плёнок на металлах.
уметь: определять возможность протекания химической коррозии металлов по изменению энергии Гиббса; классифицировать плёнки продуктов
коррозии на металлах по толщине;
владеть: навыком термодинамических расчётов возможности протекания
электрохимической коррозии; навыком построения диаграммы φ-pH для
определения возможности протекания коррозии с водородной и кислородной
деполяризацией;
Повышенный уровень (дополнительно к минимальному и базовому уровням)
знать: значение коррозии и защиты металлов для народного хозяйства и
экологии; основные практические случаи контроля электрохимических коррозионных процессов.
уметь: определять на коррозионных диаграммах, построенных по экспериментальным данным (потенциал- ток в коррозионной системе) лимитирующую (тормозящую) стадию процесса коррозии.
владеть: сведениями о методах защиты металлов от коррозии в кислых
(водородная деполяризация) и нейтральных (кислородная деполяризация) коррозионных средах.
Освоение данной компетенции осуществляется на следующих видах занятий:
• лекции,
• семинары,
• индивидуальные консультации и консультации по дисциплине,
• самостоятельная работа студента, в том числе – выполнение домашних
контрольных заданий.
Оценка сформированности компетенций по уровням осуществляется
оценочными средствами:
• контрольные опросы на лекциях,
• подготовка и защита отчетов по практическим работам,
• домашние задания,
• контрольная работа
•
ПК-4 – владение навыками химического эксперимента, основными синтетическими и аналитическими методами получения и исследования химических веществ и реакций;
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Минимальный уровень:
знать: прямые и косвенные показатели коррозии, наиболее часто
применяемые на практике; виды и характер коррозионных поражений и разрушений.
уметь: проводить расчёты основных показателей коррозии и
степени коррозионных разрушений по известным формулам и уравнениям;
владеть: представлениями об основных направлениях способов
защиты металлов от коррозии; навыками сборки химических установок для
проведения эксперимента.
Базовый уровень (дополнительно к минимальному уровню)
знать: цели, принципы, задачи и основные методы коррозионных
исследований; классификацию методов коррозионных исследований;
уметь определять области устойчивой пассивности и степень пассивности металлов и сплавов на поляризационной диаграмме коррозии.
владеть: навыками аналитического описания характера коррозионных поражений и разрушений; инструментальными методами химического эксперимента; способами интерпретации полученных результатов;
Повышенный уровень (дополнительно к минимальному и базовому уровням)
знать: десятибалльную шкалу коррозионной стойкости металлов;
основные коррозионностойкие конструкционные сплавы; адсорбционно- плёночную теорию пассивности металлов;
уметь: проводить расчёты защитного эффекта, коэффициента защитного действия, к.п.д., радиуса действия при изучении катодной и протекторной защиты.
владеть: навыками гравиметрических и поляризационных измерений скорости коррозии металлов; навыками работы с водородным коррозиометром; методикой изучения протекторной и катодной защиты металлов.
Освоение данной компетенции осуществляется на следующих видах занятий:
• лекции,
• семинары,
• индивидуальные консультации и консультации по дисциплине,
• самостоятельная работа студента, в том числе – выполнение домашних
контрольных заданий.
Оценка сформированности компетенций по уровням осуществляется
оценочными средствами:
• контрольные опросы на лекциях,
• подготовка и защита отчетов по практическим работам,
• домашние задания,
• коллоквиум.
ПК-5-умение логически верно, аргументировано и ясно строить
устную и письменную речь.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Минимальный уровень:
знать: этапы написания и защиты отчетов по практическим работам.
уметь: составлять план отчета по практической работе.
владеть: навыками описания практической реализации плана эксперимента и обработки количественных экспериментальных результатов.
Базовый уровень (дополнительно к минимальному уровню):
знать: правила оформления отчетов по практическим работам.
уметь: грамотно и компактно представлять информацию в текстовой, табличной и графической форме.
владеть: навыками работы с таблицами в Word и Excel.
Повышенный уровень (дополнительно к минимальному и базовому
уровням):
знать: принципы обработки различных функциональных зависимостей в
табличных редакторах.
уметь: составлять компьютерные презентации к докладам.
владеть: навыками публичного выступления, научной дискуссии и обсуждения результатов.
Освоение данной компетенции осуществляется на следующих видах занятий:
• лекции,
• семинары,
• индивидуальные консультации и консультации по дисциплине,
• самостоятельная работа студента, в том числе – выполнение домашних
контрольных заданий.
Оценка сформированности компетенций по уровням осуществляется
оценочными средствами:
• контрольные опросы на лекциях,
• выступления на семинарах,
• подготовка и защита отчетов по практическим работам,
• коллоквиум.
ПК-6 – владение навыками работы на современной учебнонаучной аппаратуре при проведении химических экспериментов;
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Минимальный уровень:
знать: теоретические основы и принципы методов коррозионных исследований.
уметь: осуществлять сборку лабораторных установок по предложенным схемам; пользоваться основными приёмами и методами физикохимических измерений; обрабатывать полученные экспериментальные результаты.
владеть: стандартными методами решения задач и обработки экспериментальных результатов исследования; навыками безопасной работы с
химическими реактивами и оборудованием, навыками сборки химических
установок для проведения эксперимента.
Базовый уровень (дополнительно к минимальному уровню):
знать: теоретические основы и принципы методов защиты металлов
от коррозии.
уметь: осуществлять подготовку лабораторных металлических образцов для поляризационных и гравиметрических измерений; для проведения
электролиза при нанесении защитных покрытий.
владеть: навыками практической работы на потенциостатах и коррозиометрах.
Повышенный уровень (дополнительно к минимальному и базовому уровням):
знать: принципы построения поляризационных кривых для изучения
коррозии металлов; способы электрохимической защиты металлов;
уметь: обрабатывать экспериментальные результаты поляризационных
измерений по коррозионным диаграммам; делать выводы по результатам
проведённого эксперимента.
владеть: представлениями о выборе способа защиты металлов от коррозии; навыками нахождения основных технологических показателей, характеризующих эффективность протекторной, катодной и анодной защиты, с
использованием поляризационных диаграмм.
Освоение данной компетенции осуществляется на следующих видах занятий:
• лекции,
• семинары,
• индивидуальные консультации и консультации по дисциплине,
• самостоятельная работа студента, в том числе – выполнение домашних
контрольных заданий.
Оценка сформированности компетенций по уровням осуществляется
оценочными средствами:
• контрольные опросы на лекциях,
• подготовка и защита отчетов по практическим работам,
• домашние задания,
• коллоквиум.
ПК-7 – наличие опыта работы на серийной аппаратуре, применяемой в аналитических и физико-химических исследованиях;
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Минимальный уровень:
знать: теоретические основы и принципы методов коррозионных исследований.
уметь: готовить лабораторное оборудование и установки к работе и
осуществлять их техническое обслуживание.
владеть: навыками безопасной работы с химическими реактивами и
оборудованием, навыками сборки химических установок для проведения
эксперимента.
Базовый уровень (дополнительно к минимальному уровню):
знать: теоретические основы и принципы методов защиты металлов и сплавов от коррозии.
уметь: готовить лабораторные металлические образцы для проведения электролиза, поляризационных и гравиметрических исследований;
владеть: приёмами титриметрического метода анализа; навыками гравиметрических и поляризационных измерений скорости коррозии металлов.
Повышенный уровень (дополнительно к минимальному и базовому уровням):
знать: принцип построения коррозионных диаграмм Эванса; способы протекторной защиты металлов, катодной и анодной защиты;
уметь: обрабатывать экспериментальные результаты поляризационных измерений по коррозионным диаграммам; делать выводы по результатам проведённого эксперимента.
владеть: навыками расчёта основных технологических показателей, характеризующих эффективность протекторной, катодной и анодной
защиты, с использованием поляризационных кривых и коррозионных диаграмм Эванса.
Освоение данной компетенции осуществляется на следующих видах занятий:
• лекции,
• семинары,
• индивидуальные консультации и консультации по дисциплине,
• самостоятельная работа студента, в том числе – выполнение домашних
контрольных заданий.
Оценка сформированности компетенций по уровням осуществляется
оценочными средствами:
• контрольные опросы на лекциях,
• подготовка и защита отчетов по практическим работам,
• домашние задания,
• коллоквиум.
ПК-10 – способность работать с информацией в глобальных компьютерных сетях.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Минимальный уровень:
знать: методы статистической обработки экспериментальных результатов
уметь: пользоваться пакетом Microsoft Office.
владеть: навыками работы на персональных компьютерах.
Базовый уровень (дополнительно к минимальному уровню):
знать: различные системы единиц измерения и соотношения между ними.
уметь: работать со справочной литературой, базами данных и поисковыми системами в глобальной компьютерной сети.
владеть: методиками аппроксимации различными функциональными зависимостями.
Повышенный уровень (дополнительно к минимальному и базовому уровням):
знать: теоретические основы и принципы описания функции отклика в
почти стационарной области.
уметь: работать с текстовыми и табличными редакторами.
владеть: методами сортировки информации в компьютерной сети.
Освоение данной компетенции осуществляется на следующих видах занятий:
• лекции,
• семинары,
• индивидуальные консультации и консультации по дисциплине,
• самостоятельная работа студента, в том числе – выполнение домашних
контрольных заданий.
Оценка сформированности компетенций по уровням осуществляется
оценочными средствами:
• контрольные опросы на лекциях,
• выступления на семинарах,
• индивидуальные задания,
• коллоквиум.
В области воспитания личности целью подготовки является формирование социально-личностных качеств студентов: целеустремленности, организованности, коммуникативности.
2. Структура и трудоемкость дисциплины
Основной материал курса излагается в цикле лекций. Методы решения конкретных задач изучаются в ходе практических занятий.
Контроль за развитием перечисленных знаний, навыков и умений
осуществляется с помощью нескольких форм.
Для текущего контроля предусмотрены текущие контрольные работы
по каждой теме на практических занятиях и коллоквиумы.
Итоговый контроль осуществляется посредством:
- рейтинг-листа, суммирующего показатели по всем видам текущего
контроля;
- семестрового зачёта (письменного или устного). Общая трудоёмкость дисциплины составляет 2 зачётные единицы (з.е.), 72 часа.
Таблица 1
Модуль 1
1 Введение
1
1
2 Химическая корро- 3, 5
4
зия металлов
Всего
5
Модуль 2
1 Электрохимическая
коррозия металлов
7, 9
6
2 Виды коррозии
11,13 2
Всего
8
Модуль 3
1 Меры борьбы с
коррозией металлов 15,17 3
2 Методы коррозионных исследований
18
2
Всего
5
Итого часов:
18
из них часов в интерактивной форме
3,9
Итого часов по теме
из них в интерактивной форме,
час.
семинарские
(практ.) занятия
самостоятельная работа
Тема
Виды учебной работы и самостоятельная работа, час.
лекции
№
Недели семестра
3. Тематический план
–
4
2
8
3
16
0,2
2,8
4
10
19
3,0
6
–
6
8
4
12
20
6
26
4,7
0,5
5,2
4
8
15
2,8
4
8
18
6
14
36
12
27
72
2,5
5,3
–
9,6
–
–
13,5
Формы контроля
–
Устный опрос,
практ. задания
Письм. опрос,
практ. задания
Устный опрос
Устный опрос,
практ. задания
Письменный
опрос
Таблица 2
Планирование самостоятельной работы студентов
Виды СРС
№
Модули и темы
Модуль 1
1 Введение
2
Химическая коррозия металлов
обязательные
Работа с учебной литературой
Работа с учебной лите- Подготовка
ратурой и лекционным к контрольматериалом; подготовка ной работе
к коллоквиуму
Всего по модулю 1:
Модуль 2
1 Электрохимическая Работа с учебной литекоррозия металлов ратурой и лекционным
материалом,
2
Виды коррозии
дополнительные
1
3
3; 5
16
19
Подготовка
к контрольной
работе
Работа с учебной литературой и лекционным
материалом; подготовка
к теоретическому опросу.
Всего по модулю 2:
Модуль 3
1 Меры борьбы с
Подготовка к теоретикоррозией металлов ческому опросу. Выполнение индивидуальных дом. заданий
2 Методы коррозион- Подготовка к теореных исследований
тическому опросу. Работа с учебной литературой и лекционным
материалом
.Выполнение индивидуальных домашних
заданий.
Всего по модулю 3:
ИТОГО:
Недели Объем
семестра часов
7; 9
20
11;
13
6
26
Подготовка к контрольной
работе
Подготовка к контрольной
работе
15;
17
15
18
12
27
72
4. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№
п/п
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1.
Научно-исследовательская работа
Темы дисциплины необходимые для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
ХимичеЭлектроМеры
Методы
ская кор- химическая
Виды
борьбы с коррозионрозия мекоррозия коррозии коррозией ных исслеталлов
металлов
металлов
дований
+
+
+
+
+
5. Содержание дисциплины
Модуль 1
Тема 1. Введение
Определение термина «коррозия металлов». Значение коррозии и защиты металлов для народного хозяйства и экологии. Задачи и научные основы курса. Роль термодинамики и кинетики в учении о коррозии и защите металлов. Классификация коррозионных веществ.
Тема 2. Химическая коррозия металлов
1. Термодинамика химической коррозии металлов
Термодинамическая возможность химической коррозии металлов.
Расчет изменения энергии Гиббса.* Определение возможности химической
коррозии металлов по изменению энергии Гиббса. Реакционная способность
металлов и термодинамическая устойчивость продуктов химической коррозии металлов.
_________________________________
*
даётся на самостоятельное изучение
2. Пленки на металлах
Адсорбция окислителей на металлах. Образование пленки продуктов
коррозии. Классификация пленок на металлах по толщине.* Условие сплошности пленок на металлах.* Массоперенос и электропроводность в пленках
продуктов коррозии металлов. Образование дефектов в кристаллической решетке. Классификация продуктов коррозии металлов по типу проводимости.
3. Кинетика химической коррозии металлов
Показатели химической коррозии металлов. Первичная стадия окисления металлов. Рост пористой пленки.* Рост сплошной пленки.* Тонкие
пленки.* Толстые пленки.* Многослойные толстые пленки. Двухслойные однофазные пленки. Напряжения в защитных пленках и разрушение этих пленок.
4. Окисление сплавов
Теория Вагнера – Хауфе. Теория А.А. Смирнова. Теория В.И. Тихомирова. Двойные оксиды в окалине. Внутреннее окисление сплавов. Окисление дискретно упрочненных металлов.
5. Теория жаростойкого легирования
Теория уменьшения дефектности образующейся окалины. Теория образования защитного оксида легирующего элемента.* Теория образования
высокозащитных двойных оксидов.* Жаростойкое легирование тугоплавких
металлов. Поверхностное легирование.
6. Влияние внешних и внутренних факторов на химическую коррозию
металлов
Температура. Состав газовой среды. Давление газа. Высокотемпературная пассивация. Скорость движения газовой среды. Режим нагрева. Состав сплава.* Структура металлов.* Деформация металлов. Характер обработки поверхности металла.
7. Химическая коррозия металлов в жидких средах
Коррозия металлов в неэлектролитах. Разрушение металлов в жидкометаллических теплоносителях. Взаимодействие твердых металлов с примесями в жидком металле. Кавитационно-эрозионное воздействие жидких металлов.
Модуль 2
Тема 1. Электрохимическая коррозия металлов
1. Механизм электрохимической коррозии металлов
Химический и электрохимический механизмы растворения металлов в
электролитах. Термодинамическая возможность электрохимической коррозии металлов. Катодные процессы при электрохимической коррозии металлов. Гомогенный и гетерогенный пути протекания электрохимической коррозии металлов. Коррозионные гальванические элементы и причины их возникновения.* Схема и особенности электрохимического коррозионного процесса.
2. Поляризация электродных процессов
Поляризация электродных процессов. Электрохимическая кинетика
анодных и катодных процессов. Уравнения поляризационных кривых. Диффузионная кинетика и концентрационная поляризация. Вторичные процессы
и продукты электрохимической коррозии металлов и их влияние на поляризацию.
3. Анодный процесс электрохимической коррозии металлов
Анодная реакция ионизации металла. Анодные реакции, протекающие
с участием металла и водного раствора. Диаграммы Пурбе. Участие анионов
в анодном процессе. Стадийность реакций растворения металлов.
4. Коррозионные процессы с кислородной деполяризацией
Термодинамическая возможность коррозии металлов с кислородной
деполяризацией. Схема катодного процесса кислородной деполяризации. Перенапряжение ионизации кислорода. Диффузия кислорода. Смешенная поляризация. Особенности коррозии металлов с кислородной деполяризацией.
Защита металлов от коррозии в нейтральных электролитах.
5. Коррозионные процессы с водородной деполяризацией
Термодинамическая возможность коррозии металлов с водородной
деполяризацией. Схема катодного процесса водородной деполяризации. Перенапряжение водорода. Концентрационная деполяризация. Особенности
коррозии металлов с водородной деполяризацией. Защита металлов от коррозии в растворах кислот. Смешанная кислородно-водородная деполяризация.
6. Расчет электрохимического коррозионного процесса
Термодинамическая возможность и движущая сила процесса. * Коррозионные потери металла и коррозионный ток. Показатели электрохимической коррозии металлов. Аналитический расчет процесса. Графический расчет процесса. Контролирующий процесс. Характеристика контролирующего
процесса. Основные практические случаи контроля электрохимических коррозионных процессов. Доля электрохимического механизма коррозионного
процесса.
7. Пассивность металлов
Определение пассивности металла. Характеристика пассивного состояния металла. Пассиваторы и депассиваторы. Теории пассивности металлов.
Перепассивация металлов. Обобщенная анодная поляризационная кривая.
Особенности коррозии металлов в условиях возможного возникновения пассивности.* Повышение коррозионной стойкости металлов и сплавов на основе повышения их пассивности.*
8. Внутренние факторы электрохимической коррозии металлов
Термодинамическая устойчивость металлов. Положение металла в периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Состояние поверхности
металла. Кристаллографический фактор. Границы устойчивости твердых
растворов. Структурная гетерогенность сплавов и величина зерна. Механический фактор.
9. Внешние факторы электрохимической коррозии металлов
Водородный показатель рН раствора. Состав и концентрация
нейтральных растворов. Ингибиторы электрохимической коррозии металлов *
Стимуляторы электрохимической коррозии металлов.* Скорость движения
электролита. Температура. Давление. Контакт с другими металлами. Внешние токи. Блуждающие токи. Ультразвук. Облучение.
Тема 2. Виды коррозии металлов
1. Атмосферная коррозия металлов
Классификация и механизм атмосферной коррозии металлов.* Концентрация влаги на поверхности корродирующего металла. Особенности атмосферной коррозии металлов и ее контролирующий процесс. Факторы атмосферной коррозии металлов.* Методы защиты металлов от атмосферной
коррозии.
2. Подземная коррозия металлов
Почва и грунт как коррозионные электролиты.* Механизм и классификация подземной коррозии металлов. Контролирующий фактор и особенности грунтовой коррозии металлов. Влияние различных факторов на грунтовую коррозию металлов.* Кинетика грунтовой коррозии металлов. Коррозия металлов блуждающими токами.* Методы борьбы с подземной коррозией
металлов.
3. Морская коррозия металлов
Механизм и особенности морской коррозии металлов. Влияние различных факторов на морскую коррозию металлов.* Способы защиты металлов от коррозии в морской воде.
4. Коррозия металлов в расплавленных солях
Электродные потенциалы в расплавленных солях. Механизм и особенности коррозии металлов в расплавленных солях. Влияние различных
факторов на коррозию металлов в расплавленных солях. Защита от коррозии
металлов в расплавленных солях.
5. Некоторые виды местной электрохимической коррозии металлов и
сплавов
Щелевая коррозия.* Точечная (питтинговая) коррозия*. Межкристаллитная коррозия.*
Модуль 3
Тема 1. Меры борьбы с коррозией металлов
1. Меры воздействия на металл.
Коррозионное легирование и термообработка. Металлические защитные покрытия. Нанесение металлических покрытий гальваническим методом. Химическое нанесение металлических покрытий. Неметаллические защитные покрытия. Неорганические покрытия. Покрытие металлов смолами,
пластмассами и резиной. Покрытие металлов антикоррозионными смазками.
2.Защита металлов ингибиторами коррозии.
Ингибиторы для растворов. Ингибиторы атмосферной коррозии.
3. Электрохимическая защита металлических изделий.
Катодная защита. Анодная защита. Протекторная защита.
4. Меры воздействия на коррозионную среду.
Меры воздействия на газовую коррозионную среду. Меры воздействия на растворы электролитов.
5. Меры воздействия на конструкцию.
Тема 2. Методы коррозионных исследований
1. Общая характеристика методов коррозионных исследований
Цель коррозионных исследований. Классификация методов коррозионных исследований. Показатели коррозии металлов. Десятибальная шкала
коррозионной стойкости металлов. Сравнительность коррозионных исследований.
6. Темы семинарских занятий
1. Термодинамика и кинетика химической коррозии металлов и сплавов. Теории химической коррозии.
2. Влияние внешних и внутренних факторов на химическую коррозию
металлов.
3. Теория электрохимической коррозии. Диаграммы Пурбе. Кислородная и водородная деполяризация. Коррозионные диаграммы.
4. Расчёт электрохимического процесса коррозии.( аналитический и
графический методы расчёта). Основные практические случаи контроля
электрохимических коррозионных процессов.
5. Теория пассивности металлов. Особенности коррозии металлов в
условиях возникновения пассивности.
6. Внешние и внутренние факторы электрохимической коррозии металлов.
7. Виды коррозии металлов. Коррозия металлов в разных коррозионных средах. Коррозия основных конструкционных металлов и сплавов.
8. Меры борьбы с коррозией металлов. Меры воздействия на металл.
Защита металлов ингибиторами коррозии. Электрохимическая защита металлических изделий. Меры воздействия на коррозионную среду.
9. Методы коррозионных исследований. Цель. Классификация. Сравнение методов коррозионных исследований.
7. Темы лабораторных работ.
Учебным планом ООП не предусмотрены.
8. Примерная тематика курсовых работ.
Учебным планом ООП не предусмотрена.
9. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
В качестве домашнего задания, для самостоятельной подготовки к
коллоквиумам, контрольным работам студенты получают контрольные вопросы, которые помогают им ориентироваться в учебном материале, и, используя учебную и методическую литературу, а также материал лекций, выполнять индивидуальные задания .
Вопросы для самоконтроля
1. Общие сведения о коррозии металлов
1.1. Проблема коррозии
1.2. Термодинамика и кинетика коррозии
1.3. Классификация коррозии
1.4. Показатели коррозии
2. Пленки на металлах
2.1. Адсорбция окислителей на металлах
2.2. Образование пленки продуктов коррозии
2.3. Классификация пленок по толщине
2.4. Условие сплошности пленок на металлах
2.5. Массоперенос и электропроводность в пленках продуктов
коррозии
3.
Теория химической коррозии
3.1. Химический механизм коррозии и окисления металлов
3.2. Термодинамика химической коррозии металлов
3.3. Кинетика химической коррозии
3.3.1. Первичная стадия окисления металлов
3.3.2. Рост пористой пленки
3.3.3. Тонкие пленки
3.3.4. Толстые пленки
3.3.5. Многослойные толстые пленки
3.3.6. Двухслойные однофазные пленки
3.3.7. Напряжения в защитных пленках и разрушение этих пле-
нок
Окисление сплавов
4.1. Теория Вагнера–Хауффа
4.2. Теория А.А. Смирнова
4.3. Теория В.В. Тихомирова
4.4. Двойные оксиды в металлах
4.5. Внутреннее окисление сплавов
4.6. Окисление дисперсноупрочненных сплавов
5. Теория жаростойкого легирования
5.1. Теория уменьшения дефектности образующейся окалины
5.2. Теория образования высокозащитных двойных оксидов
5.3. Теория образования защитного оксида легирующего элемента
5.4. Жаростойкое легирование тугоплавких металлов
5.5. Поверхностное легирование
6. Влияние внешних и внутренних факторов на химическую коррозию металлов
6.1. Температура
6.2. Состав газовой среды
6.3. Давление газов
6.4. Высокотемпературная пассивация
6.5. Скорость движение газовой среды
6.6. Режим нагрева
6.7. Состав сплава
6.8. Структура металла
6.9. Деформация металла
6.10. Характер обработки поверхности металла
6.11. Защита от газовой коррозии
7. Химическая коррозия металлов в жидких средах
7.1. Коррозия металлов в неэлектролитах
7.2. Разрушение металлов в жидкометаллических теплоносителях
4.
7.3. Взаимодействие твердых металлов с примесями в жидком металле
7.4. Кавитационно-эрозионное взаимодействие жидких металлов
8. Теория электрохимической коррозии
8.1. Первые представления об электрохимическом механизме коррозии
8.2. Термодинамика электрохимической коррозии
8.3. Стационарные потенциалы металлов
8.4. Диаграммы Пурбе
8.5. Кинетика анодной реакции
8.6. Концентрационные ограничения анодной реакции и роль продуктов коррозии
8.7. Водородная деполяризация
8.8. Кислородная деполяризация
8.9. Коррозионные диаграммы
9. Расчет электрохимического процесса коррозии
9.1. Термодинамическая возможность и движущая сила процесса
9.2. Коррозионные потери металла и коррозионный ток
9.3. Показатели электрохимической коррозии металла
9.4. Аналитический расчет процесса
9.5. Графический расчет процесса
9.6. Контролирующий процесс
9.7. Характеристика контролирующего процесса
9.8. Основные практические случаи контроля электрохимических
коррозионных процессов
10. Пассивность металлов
10.1. Определение пассивности металлов
10.2. Характеристика пассивного состояния металла
10.3. Пассиваторы и депассиваторы
10.4. Теория пассивности металлов
10.5. Перепассивация металлов
10.6. Обобщенная анодная поляризационная кривая
10.7. Особенности коррозии металлов в условиях возможного
возникновения пассивности
10.8. Повышение коррозионной стойкости металлов и сплавов на
основе повышения пассивируемости
11. Внутренние факторы электрохимической коррозии металлов
11.1. Термодинамическая устойчивость и положение металла в
периодической системе элементов Д. И. Менделеева
11.2. Состояние поверхности металла
11.3. Состав и структура сплава
11.4. Механический фактор
12. Внешние факторы электрохимической коррозии металлов
12.1. Кислотность
12.2. Ингибиторы и стимуляторы электрохимической коррозии
металлов
12.3. Скорость движения раствора
12.4. Температура
12.5. Давление
12.6. Контакт с другими металлами
12.7. Внешние токи
12.8. Блуждающие токи
12.9. Ультразвук
12.10. Облучение
13. Коррозионно-механическое разрушение металлов
13.1. Влияние статистических напряжений на электрохимическое
поведение сплавов
13.2. Влияние статистических напряжений на скорость коррозии
13.3. Коррозионное растрескивание
13.4. Коррозионная усталость
13.5. Коррозия при трении
13.6. Коррозия при кавитации
14. Локальная коррозия
14.1. Межкристаллитная коррозия
14.2. Контактная коррозия
14.3. Щелевая коррозия
14.4. Точечная (питтинговая) коррозия
15. Атмосферная коррозия
15.1. Классификация и механизм атмосферной коррозии
15.2. Конденсация влаги на поверхности корродирующего металла
15.3. Особенности атмосферной коррозии металлов и ее контролирующий процесс
15.4. Факторы атмосферной коррозии металлов
15.5. Методы защиты металлов от атмосферной коррозии
16. Подземная коррозия металлов
16.1. Почва и грунт как коррозионные растворы
16.2. Механизм и классификация подземной коррозии металлов
16.3. Контролирующий фактор и особенности грунтовой коррозии
металлов
16.4. Влияние различных факторов на грунтовую коррозию металлов
16.5. Кинетика грунтовой коррозии металлов
16.6. Коррозия металлов блуждающими токами
16.7. Методы борьбы с подземной коррозией металлов
17. Морская коррозия металлов
17.1. Механизм и особенности морской коррозии металлов
17.2. Влияние различных факторов на морскую коррозию металлов
17.3. Способы защиты металлов от коррозии в морской воде
18. Коррозия металлов в расплавленных солях
18.1. Электродные потенциалы в расплавленных солях
18.2. Механизм и особенности коррозии металлов в расплавленных солях
18.3. Влияние различных факторов на коррозию металлов в расплавленных солях
18.4. Защита металлов от коррозии в расплавленных солях
19. Методы борьбы с коррозией металлов
19.1. Металлические защитные покрытия
19.1.1. Гальванические покрытия
19.1.2. Термодиффузные покрытия
19.1.3. Метод погружения в расплавленный металл
19.1.4. Планирование
19.1.5. Металлизация напылением
19.2. Неметаллические защитные покрытия
19.2.1. Неорганические покрытия
19.2.2. Лакокрасочные покрытия
19.2.3. Покрытия смолами и пластмассами
19.2.4. Эмали
20. Ингибиторы коррозии и антикоррозийные смазки
20.1. Ингибиторы для растворов
20.2. Ингибиторы атмосферной коррозии
20.3. Антикоррозийные смазки
21. Обработка коррозийной среды
22. Электрохимическая защита
22.1. Катодная защита
22.2. Анодная защита
23. Консервация металлоизделий
23.1. Назначение консервации, условия хранения изделий
23.2. Классификация изделий, подвергаемых консервации
23.3. Средства и методы консервации
23.4. Типовые схемы консервации
24. Методы коррозионных исследований
24.1. Общая характеристика методов коррозионных исследований
24.1.1. Цель коррозионных исследований
24.1.2. Классификация методов коррозионных исследований
24.1.3. Показатели коррозии металлов
24.1.4. Десятибальная шкала коррозионной стойкости металлов
24.1.5. Сравнительность коррозионных исследований
24.2. Лабораторные методы исследований
24.2.1. Методы изучения пленок на металлах
24.2.2. Методы исследований металлов на газовую коррозию
24.2.3. Общие методы исследований коррозии металлов в
электролитах
24.2.4. Специальные методы исследований коррозии металлов
в растворах
24.2.5. Электрохимические методы исследований металлов в
растворах
24.3. Внелабораторные и эксплуатационные исследования
24.3.1. Исследования в атмосфере
24.3.2. Исследования в море
24.3.3. Исследования в грунте
24.3.4. Исследования в заводской аппаратуре
24.3.5. Эксплуатационные исследования
25. Экологические проблемы коррозии металлов
ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ
1. Химическая коррозия в жидких средах.
2. Особенности атмосферной коррозии металлов и её контролирующий процесс. Факторы, влияющие на атмосферную коррозию металлов.
3. Влияние внешних факторов на газовую коррозию металлов.
4. Контактная и биологическая коррозия металлов. Классификация и
механизм атмосферной коррозии металлов.
5. Влияние внутренних факторов на газовую коррозию металлов.
6. Влияние кислотности , температуры и давления на электрохимическую коррозию металлов.
7. Теория жаростойкого легирования.
8. Влияние кристаллографического фактора, механического фактора,
состава и концентрации коррозионной среды на электрохимическую коррозию металлов.
9. Влияние природы металла, состава, структуры сплава, состояния
поверхности металла на электрохимическую коррозию.
10. Механизм химической коррозии металлов.
11. Плёнки на металлах. Кинетика химической коррозии.
12. Защита металлов от коррозии с кислородной деполяризацией.
Особенности коррозии металлов в условиях возникновения пассивности. Повышение коррозионной стойкости металлов и сплавов на основе повышения
их пассивности.
13. Показатели коррозии. Теории химической коррозии. Термодинамика химической коррозии. Адсорбция кислорода на металле.
14. Пассиваторы и депассиваторы. Теория пассивности металлов.
15. Водородная деполяризация.
16. Ингибиторы коррозии и антикоррозионные смазки.
17. Стационарные электродные потенциалы.
18. Контролирующий фактор и особенности грунтовой коррозии металлов. Агрессивность почвы. Методы борьбы с подземной коррозией металлов.
19. Коррозионные диаграммы.
20. Показатели коррозии металлов. Шкала коррозионной стойкости
металлов.
21. Электрохимическая защита.
22. Кислородная деполяризация.
23. Кинетика электродных реакций.
24. Методы борьбы с коррозией металлов: воздействие на металл,
воздействие на среду, воздействие на конструкцию.
25. Межкристаллитная и щелевая коррозия.
26. Диаграммы Турбе.
27. Термодинамика электрохимической коррозии металлов.
28. Методы защиты металлов от атмосферной коррозии. Почва и
грунт как коррозионные электролиты. Механизм и классификация подземной
коррозии металлов.
29. Проблема коррозии. Термодинамика и кинетика коррозии. Классификация коррозии.
30. Пассивность металлов.
31. Показатели коррозии. Теория химической коррозии металлов. Адсорбция кислорода на металле.
32. Защита металлов от коррозии с кислородной деполяризацией.
Особенности коррозии металлов в условиях возникновения пассивности. Повышение коррозионной стойкости металлов и сплавов на основе повышения
их пассивности.
33. Влияние кислотности, температуры и давления на электрохимическую коррозию металлов.
Для самостоятельного изучения теоретического материала студентами
используются учебники и учебные пособия в приведённом ниже списке литературы. Трудоёмкость самостоятельного изучения теоретического материала составляет 36 часов.
Вопросы, выносимые на самостоятельную проработку, отмечены символом с указанием трудоёмкости по темам. Самостоятельно изучаемые вопросы включаются в зачетные билеты.
Для успешного освоения материала студентам выдаётся комплект
контрольных заданий для самостоятельного решения. Набор заданий формируется лектором. Лектор проводит консультации, проверяя корректность
предложенных решений.
10. Образовательные технологии.
В соответствии с требованиями ФГОС при реализации различных видов учебной работы в процессе изучения дисциплины «Коррозия металлов и
методы защиты» используются следующие активные и интерактивные формы проведения занятий:
 лекции;
 практические занятия;
 дополнительные консультации.
Кроме того используются дополнительные формы обучения по отдельным темам:
 текущая проверка знаний; взаимный контроль студентов по разработанным ими тестам;
 отработка пройденного материала на практических задачах; форма,
при которой малые (3-4 человека) группы получают различные практические
задания на одну тему;
 обмен знаниями между студентами в малых группах («каруселька»).
11. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).
11.1. Основная литература
1. Семёнова И.В.,Флорианович Г.М., Хорошилов А.В. Коррозия и защита от
коррозии.М.: Физматлит, 2010. 416с. ( эл. ресурс :
http://biblioclub.ru/index.php?page= book&id=68857; дата обращения
20.08.2013)
2. Захаров М.С., Шиблева Т.Г., Андреев О.В. Коррозия и защита металлов. –
Тюмень: Изд-во «Вектор Бук», 2007. 220 с.
11.2. Дополнительная литература
1. Балабан- Ирменин Ю.В., Липовских В.М., Рубашов А.М., Защита от
внутренней коррозии трубопроводов тепловых сетей. М. Новости
теплоснабжения, 2008, 288с. (эл. ресурс
:http://biblioclub.ru/index.php?page= book&id=68857; дата обращения
20.08.2013)
2. Слепушкин В.В., Рублинецкая Ю.В., Локальный электрохимический анализ . М.: Физматлит. 2010, 312 с. (эл. ресурс
:http://biblioclub.ru/index.php?page= book&id=68857; дата обращения
20.08.2013)
3. Шиблева Т.Г., Шмидберский П.А. Методы повышения коррозионной стойкости и износостойкости конструкций. Лабораторный практикум. –
Тюмень: ООО «Тюменский Дом печати, 2007. – 80 с.
12. Технические средства и материально-техническое обеспечение
дисциплины
Лекционные аудитории с мультимедийным оборудованием, и аудитории для проведения практических работ.
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
____________________ «____»_______________2013 г.
Заведующий кафедрой ___________________ /Андреев О.В./
Роспись Ф.И.О.